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| Linux下的多进程编程 |
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| 来源:
ChinaUnix博客 日期：
2008.03.15 08:47 (共有条评论) 我要评论 |
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Linux下的多进程编程
（一） 理解Linux下进程的结构
Linux下一个进程在内存里有三部份的数据，就是“数据段”， “堆栈段”和“代码段”，其实学过汇编语言的人一定知道，一般的CPU象I386，都有上述三种段寄存器，以方便操作系统的运行。“代码段”，顾名思义，就是存放了程序代码的数据，假如机器中有数个进程运行相同的一个程序，那么它们就可以使用同一个代码段。
堆栈段存放的就是子程序的返回地址、子程序的参数以及程序的局部变量。而数据段则存放程序的全局变量，常数以及动态数据分配的数据空间（比如用malloc之类的函数取得的空间）。这其中有许多细节问题，这里限于篇幅就不多介绍了。系统如果同时运行数个相同的程序，它们之间就不能使用同一个堆栈段和数据段。
（二） 如何使用fork
在Linux下产生新的进程的系统调用就是fork函数，这个函数名是英文中 “分叉”的意思。为什么取这个名字呢？因为一个进程在运行中，如果使用了fork，就产生了另一个进程，于是进程就“分叉”了，所以这个名字取得很形象。下面就看看如何具体使用fork，这段程序演示了使用fork的基本框架：
void main(){
int i;
if ( fork() == 0 ) {
/* 子进程程序 */
for ( i = 1; i " );
fgets( command, 256, stdin );
command[strlen(command)-1] = 0;
if ( fork() == 0 ) {
/* 子进程执行此命令 */
execlp( command, command );
/* 如果exec函数返回，表明没有正常执行命令，打印错误信息*/
perror( command );
exit( errorno );
}
else {
/* 父进程， 等待子进程结束，并打印子进程的返回值 */
wait ( &rtn );
printf( " child process return %d\n",. rtn );
}
}
}
此程序从终端读入命令并执行之，执行完成后，父进程继续等待从终端读入命令。熟悉DOS和WINDOWS系统调用的朋友一定知道DOS/WINDOWS 也有exec类函数，其使用方法是类似的，但DOS/WINDOWS还有spawn类函数，因为DOS是单任务的系统，它只能将“父进程”驻留在机器内再执行“子进程”，这就是spawn类的函数。WIN32已经是多任务的系统了，但还保留了spawn类函数，WIN32中实现spawn函数的方法同前述 UNIX中的方法差不多，开设子进程后父进程等待子进程结束后才继续运行。UNIX在其一开始就是多任务的系统，所以从核心角度上讲不需要spawn类函数。
另外，有一个更简单的执行其它程序的函数system，它是一个较高层的函数，实际上相当于在SHELL环境下执行一条命令，而exec类函数则是低层的系统调用。
（四） Linux的进程与Win32的进程/线程有何区别
熟悉WIN32编程的人一定知道，WIN32的进程管理方式与UNIX上有着很大区别，在UNIX里，只有进程的概念，但在WIN32里却还有一个“线程”的概念，那么UNIX和WIN32在这里究竟有着什么区别呢？
UNIX里的fork是七十年代UNIX早期的开发者经过长期在理论和实践上的艰苦探索后取得的成果，一方面，它使操作系统在进程管理上付出了最小的代价，另一方面，又为程序员提供了一个简洁明了的多进程方法。
WIN32里的进程/线程是继承自OS/2的。在WIN32里，“进程”是指一个程序，而“线程”是一个“进程”里的一个执行“线索”。从核心上讲， WIN32的多进程与UNIX并无多大的区别，在WIN32里的线程才相当于UNIX 的进程，是一个实际正在执行的代码。但是，WIN32里同一个进程里各个线程之间是共享数据段的。这才是与UNIX的进程最大的不同。
下面这段程序显示了WIN32下一个进程如何启动一个线程：（请注意，这是个终端方式程序，没有图形界面）
int g;
DWORD WINAPI ChildProcess( LPVOID lpParameter ){
int i;
for ( i = 1; i < 1000; i ++) {
g ++;
printf( "This is Child Thread: %d\n", g );
}
ExitThread( 0 );
};
void main()
{
int threadID;
int i;
g = 0;
CreateThread( NULL, 0, ChildProcess, NULL, 0, &threadID );
for ( i = 1; i < 1000; i ++) {
g ++;
printf( "This is Parent Thread: %d\n", g );
}
}
在WIN32下，使用CreateThread函数创建线程，与UNIX不同，线程不是从创建处开始运行的，而是由CreateThread指定一个函数，线程就从那个函数处开始运行。此程序同前面的UNIX程序一样，由两个线程各打印1000条信息。threadID是子线程的线程号，另外，全局变量 g是子线程与父线程共享的，这就是与UNIX最大的不同之处。大家可以看出，WIN32的进程/线程要比UNIX复杂，在UNIX里要实现类似WIN32 的线程并不难，只要fork以后，让子进程调用ThreadProc函数，并且为全局变量开设共享数据区就行了，但在WIN32下就无法实现类似fork 的功能了。所以现在WIN32下的C语言编译器所提供的库函数虽然已经能兼容大多数UNIX的库函数，但却仍无法实现fork。
对于多任务系统，共享数据区是必要的，但也是一个容易引起混乱的问题，在WIN32下，一个程序员很容易忘记线程之间的数据是共享的这一情况，一个线程修改过一个变量后，另一个线程却又修改了它，结果引起程序出问题。但在UNIX下，由于变量本来并不共享，而由程序员来显式地指定要共享的数据，使程序变得更清晰与安全。
Linux还有自己的一个函数叫clone，这个函数是其它UNIX所没有的，而且通常的Linux也并不提供此函数（要使用此函数需自己重新编译内核，并设置CLONE_ACTUALLY_WORKS_OK选项），clone函数提供了更多的创建新进程的功能，包括象完全共享数据段这样的功能。
至于WIN32的“进程”概念，其含义则是“应用程序”，也就是相当于UNIX下的exec了。
本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u1/56374/showart_496759.html
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